過渡金屬硫化物電極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、本文針對過渡金屬硫化物，采用不同的的制備方法分別制備了單金屬硫化物硫化鈷和硫化鉬，然后在研究單金屬硫化物的基礎(chǔ)上，通過 Co、Mo離子進(jìn)行配位，成功制備了雙金屬硫化物 CoMoS4，并首次將其用作超級電容器電極活性材料。利用 XRD、SEM、TEM和 XPS等技術(shù)對所制備的材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了分析，同時用循環(huán)伏安（CV）、恒電流充放電（GCD）和電化學(xué)阻抗(EIS)等技術(shù)測試其電化學(xué)性能，并針對其電化學(xué)性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系展開研究。主

2、要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　一、以硫化銨和氯化鈷為原料，去離子水為溶劑，采用簡單化學(xué)沉淀法和不同溫度的熱處理工藝分別制備制備了非晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度較好的的Co-S電極材料。電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn)所制備的Co-S電極材料具有良好的電化學(xué)性能。在0.5 A g-1電流密度放電時。CoS2-200比容量可以達(dá)到996.16 F g-1，且經(jīng)過10000次循環(huán)后，比容量的保持率為97.6％；而在0.5 A g-1電流密度放電時。CoS2-280比容量

3、可以達(dá)到354.13 F g-1，且經(jīng)過10000次循環(huán)后，比容量的保持率為64.7%。
　　二、以硫化銨、鉬酸銨、氨水為原料，通過熱分解(NH4)2MoS4制備的Mo-S電極材料，在200℃所得到的樣品 MoS3傾向于形成大量的塊狀結(jié)構(gòu)以及它們的聚集。在400℃的MoS3&MoS2時，開始出現(xiàn)由納米顆粒堆積的松散的結(jié)構(gòu)。在600℃的MoS2形成了自組裝多孔結(jié)構(gòu)，因?yàn)槎嗫椎慕Y(jié)構(gòu)能夠?qū)е螺^快的離子-電子轉(zhuǎn)移以及使活性物質(zhì)/電解液充分

4、接觸，所以就能夠時電化學(xué)性能得到增強(qiáng)，例如高倍率性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。通過電化學(xué)性能測試我們發(fā)現(xiàn) Mo-S電極材料均表現(xiàn)出了雙電層儲能機(jī)理，其中MoS3在電流密度為0.5 A g-1時的電流密度達(dá)到了455.6 F g-1，而MoS3&MoS2和MoS2則分別為122.54 F g-1和44.30 F g-1；MoS3&MoS2和MoS2電極則在5000次循環(huán)后容量保持率仍然為100%，表現(xiàn)出了較好的循環(huán)穩(wěn)定性；為了研究所制備 Mo-

5、S材料在器件中的性能，我們用所制備的SHAC作為正極。MoS3為負(fù)極，組裝了混合型電容器 MoS3//SHAC。經(jīng)過測試，組裝的MoS3//SHAC非對稱型電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。其電位窗口可以高達(dá)2 V，容量最高達(dá)到53 F g-1，且當(dāng)電流密度增大10倍時，容量保持率為61.3%。在565 W kg-1的功率密度下，能量密度可以達(dá)到30.3 Wh kg-1。
　　三、以(NH4)2MoS4為前驅(qū)體，以氯化鈷為原料，采用簡單化學(xué)

6、沉淀法和熱處理工藝，我們合成了 CoMoS4電極材料。通過對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，樣品是由納米顆粒堆積成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，從而有利于電解液離子的擴(kuò)散。由于具有較好的導(dǎo)電性、較低的結(jié)晶度、以及較多的孔結(jié)構(gòu)，所制備的CoMoS4電極材料具有良好的電化學(xué)性能，在0.5 A g-1電流密度下放電時。CoMoS4的比容量可以達(dá)到415 F g-1；當(dāng)電流密度從0.5 A g-1升高到5 A g-1時，容量保持率仍然為82.1%，表現(xiàn)出了優(yōu)越的倍率性能；